(57)【要約】      （修正有）【課題】  測距距離範囲で測距を行うことにより測距時間を短縮しつつ、測距距離範囲外の被写体にも合焦可能にすること。【解決手段】  被写体を撮影して得た画像信号に基づいて、フォーカスレンズ２の位置を移動して焦点調節を行う焦点調節装置であって、フォーカスレンズを所定量ずつ移動させるするように制御する制御手段１１，１２と、フォーカスレンズの移動可能範囲の一部を特定する移動範囲を設定する測距範囲設定部１３と、移動範囲内で、所定量ずつフォーカスレンズを移動した各位置で撮影した画像信号を用いて、各位置での合焦状態を検出するAF評価値演算回路１４と、検出された合焦状態から、移動範囲内に合焦位置が存在するか否かを判断し、存在する場合には合焦状態に基づいて合焦位置を決定し、存在しない場合には、移動範囲外の予め設定した所定位置を合焦位置として決定する合焦位置決定部１５とを有する。【選択図】図１
2006047645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影して得た画像信号に基づいて、フォーカスレンズの位置を移動して焦点調節を行う焦点調節装置であって、
前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動するように制御する制御手段と、
前記フォーカスレンズの移動可能範囲の一部を特定する移動範囲を設定する設定手段と、
前記移動範囲内で、前記フォーカスレンズを前記所定量ずつ移動した各位置で撮影した画像信号を用いて、各位置での合焦状態を検出する検出手段と、
前記検出された合焦状態から、前記移動範囲内に合焦位置が存在するか否かを判断し、合焦位置が存在すると判断した場合には、前記合焦状態に基づいて合焦位置を決定し、合焦位置が存在しないと判断した場合には、前記移動範囲外の予め設定した所定位置を合焦位置として決定する合焦位置決定手段と
を有することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記判断手段は、前記移動範囲内に合焦位置が存在しない場合に、合焦位置が前記移動範囲に対して、無限点側にあるか、至近側にあるかを判断し、前記合焦位置決定手段は、合焦位置があると判断された側の前記所定位置を合焦位置として決定することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記移動範囲に過焦点位置が含まれず、前記判定手段が前記移動範囲に対して無限点側に合焦位置が存在すると判断した場合に、前記合焦位置決定手段は過焦点位置を合焦位置として決定することを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
前記設定手段は、無限点から被写界深度分の距離を近づけた距離に対応する前記フォーカスレンズの位置を、前記移動範囲の遠端として設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記設定手段は、使用するレンズの焦点距離、種類、撮影モードの少なくともいずれかに応じて前記移動範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焦点調節装置。
【請求項６】
前記設定手段は、ユーザによる指示に応じて前記移動範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焦点調節装置。
【請求項７】
被写体を撮影して得た画像信号に基づいて、フォーカスレンズの位置を移動して焦点調節を行う焦点調節方法であって、
前記フォーカスレンズの移動可能範囲の一部を特定する移動範囲を設定する設定工程と、
前記移動範囲内で、前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動し、移動した各位置で撮影した画像信号を用いて、各位置での合焦状態を検出する検出工程と、
前記検出された合焦状態から、前記移動範囲内に合焦位置が存在するか否かを判断する判断工程と、
合焦位置が存在すると判断した場合には、前記合焦状態に基づいて合焦位置を決定し、合焦位置が存在しないと判断した場合には、前記移動範囲外の予め設定した所定位置を合焦位置として決定する合焦位置決定工程と
を有することを特徴とする焦点調節方法。
【請求項８】
前記判断工程では、前記移動範囲内に合焦位置が存在しない場合に、合焦位置が前記移動範囲に対して、無限点側にあるか、至近側にあるかを判断し、前記合焦位置決定工程では、合焦位置があると判断された側の前記所定位置を合焦位置として決定することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節方法。
【請求項９】
前記移動範囲に過焦点位置が含まれず、前記判定工程が前記移動範囲に対して無限点側に合焦位置が存在すると判断した場合に、前記合焦位置決定工程では過焦点位置を合焦位置として決定することを特徴とする請求項８に記載の焦点調節方法。
【請求項１０】
前記設定工程では、無限点から被写界深度分の距離を近づけた距離に対応する前記フォーカスレンズの位置を、前記移動範囲の遠端として設定することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項１１】
前記設定工程では、使用するレンズの焦点距離、種類、撮影モードの少なくともいずれかに応じて前記移動範囲を設定することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項１２】
前記設定工程では、ユーザによる指示に応じて前記移動範囲を設定することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれかに記載の焦点調節方法を実現するためのプログラムコードを有することを特徴とする情報処理装置が実行可能なプログラム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報処理装置が読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置および方法に関し、更に詳しくはビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられ、適切な合焦状態に撮像装置を調節する焦点調節装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の映像機器で用いられる自動焦点調節方法として、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子から得られる映像信号を分析して合焦状態を評価する信号を作成し、その信号を用いて合焦位置を決定する方法がある。かかる方法は、オートフォーカス専用のセンサーを必要としないためローコストで実現でき、パララックスが無く、また、精度も高いという利点を備えている。一方、フォーカスレンズを、フォーカスレンズの移動範囲である、所定の焦点調節距離範囲内で駆動し、順次評価信号を作成する必要があるため、測距時間が長くかかってしまうという欠点がある。
【０００３】
測距時間を短縮する１つの方法として、測距する焦点調節距離範囲（以下、「測距距離範囲」と呼ぶ。）を狭くする方法がある。通常撮影時に例えば50cm〜無限遠の範囲を測距距離範囲とした場合に、測距時間短縮モードとして、例えば、測距距離範囲を50cm〜3mとすることにより、測距時間を短くすることが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１０７４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法では、測距時間短縮モードにおいて、被写体が測距距離範囲外の距離にある場合には、被写体に合焦できないという欠点がある。
【０００６】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、測距距離範囲で測距を行うことにより測距時間を短縮しつつ、測距距離範囲外の被写体にも合焦可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、被写体を撮影して得た画像信号に基づいて、フォーカスレンズの位置を移動して焦点調節を行う本発明の焦点調節装置は、前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動するように制御する制御手段と、前記フォーカスレンズの移動可能範囲の一部を特定する移動範囲を設定する設定手段と、前記移動範囲内で、前記フォーカスレンズを前記所定量ずつ移動した各位置で撮影した画像信号を用いて、各位置での合焦状態を検出する検出手段と、前記検出された合焦状態から、前記移動範囲内に合焦位置が存在するか否かを判断し、合焦位置が存在すると判断した場合には、前記合焦状態に基づいて合焦位置を決定し、合焦位置が存在しないと判断した場合には、前記移動範囲外の予め設定した所定位置を合焦位置として決定する合焦位置決定手段とを有する。
【０００８】
被写体を撮影して得た画像信号に基づいて、フォーカスレンズの位置を移動して焦点調節を行う本発明の焦点調節方法は、前記フォーカスレンズの移動可能範囲の一部を特定する移動範囲を設定する設定工程と、前記移動範囲内で、前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動し、移動した各位置で撮影した画像信号を用いて、各位置での合焦状態を検出する検出工程と、前記検出された合焦状態から、前記移動範囲内に合焦位置が存在するか否かを判断する判断工程と、合焦位置が存在すると判断した場合には、前記合焦状態に基づいて合焦位置を決定し、合焦位置が存在しないと判断した場合には、前記移動範囲外の予め設定した所定位置を合焦位置として決定する合焦位置決定工程とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、測距距離範囲で測距を行うことにより測距時間を短縮しつつ、測距距離範囲外の被写体にも合焦可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態における焦点調節装置を利用したデジタルカメラの概略図である。
【００１２】
本実施の形態におけるデジタルカメラは、光学系１およびフォーカスレンズ２を持ち、これらにより結像した光を撮像素子３により光電変換し、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路等を備えた前置処理回路４とA/D変換器５を通してデジタル化した信号をメモリコントローラ６を介してメモリ７に格納し、図示していない信号処理回路によって、ホワイトバランス処理、γ変換、圧縮といった処理を必要に応じて施してから記録媒体８に記録する。
【００１３】
フォーカス動作は、制御部１１の制御に基づいて、フォーカスレンズ駆動回路１２がフォーカスレンズ２を駆動することで行われる。フォーカスレンズ駆動回路１２は、フォーカスレンズ２を所定量づつ移動させ、各位置（以下、「焦点調節位置」と呼ぶ。）において撮像した画像信号を用いて、画像のコントラストに応じた信号（以下、「AF評価値」と呼ぶ。）をAF評価値演算回路１４において演算する。
【００１４】
AF評価値の演算は次のように行う。まず、撮影された画像の内、測距に用いる画像の一部を示す測距枠内の画像データの各ラインに、水平方向のバンドパスフィルタを適用する。次に、ライン毎にバンドパス出力信号の絶対値の最も大きいものを選択する。選択した信号を垂直方向に積分する。上記構成により、水平方向のコントラストの大きいものが検出され、垂直方向に積分することで信号のS/Nの向上につながる。このように演算することで、合焦状態で最も値が大きくなり、デフォーカス状態にすると値が小さくなるような信号である、AF評価値を得ることができる。したがって、AF評価値の極大値が得られた焦点調節位置で撮影を行うことで、合焦した画像を得ることができる。
【００１５】
フォーカスレンズ２の駆動は、測距範囲設定部１３により設定された、フォーカスレンズ２の移動範囲である測距距離範囲内で行い、AF評価値演算回路１４において各焦点調節位置で上述したようにして算出されたAF評価値に基づいて、合焦位置決定部１５が合焦位置を決定した後、フォーカスレンズ駆動回路１２はその位置にフォーカスレンズ２を駆動する。なお、SW1（９）が操作された場合にフォーカス動作が行われ、SW2（１０）が操作された場合に撮像および画像の記録が行われる。
【００１６】
上記構成を有するデジタルカメラにおいて、測距距離範囲を限定した場合の合焦動作について、図２のフローチャートおよび図３を参照しながら詳しく説明する。図３は、各焦点調節位置（被写体距離）と、各位置で算出されたAF評価値との関係を示す図であり、本実施の形態では、被写体距離Ｄ１〜Ｄ２の範囲を測距距離範囲とする。
【００１７】
ステップＳ１において、測距範囲設定部１３により設定された測距距離範囲内（Ｄ１〜Ｄ２）でフォーカスレンズ２を所定量ずつ駆動し、各焦点調節位置でAF評価値演算回路１４によりAF評価値の演算を行う。図３では無限遠に被写体がある場合のAF評価値の例を示しており、説明のために測距距離範囲外の焦点調節位置についてもAF評価値を示しているが（白点）、ステップＳ１におけるAF評価値の演算動作からは、実際にはデータは得られない。
【００１８】
ステップＳ２において、取得したAF評価値を用いて被写体が測距距離範囲外にあるか否かを判定する。測距距離範囲の遠端よりも被写体が遠くにあるか否かを判定する場合には、取得したAF評価値を被写体距離の長い順にE[0]、E[1]、・・・E[n]（nはAF評価値を演算した被写体距離の数より１小さい値）とし、また、取得したAF評価値の最大値をEmaxとすると、
E[0] = Emax、かつ、E[1] ー E[2] ＞ 0
【００１９】
を満足する場合に、測距距離範囲よりも遠い距離に被写体があると判定する。これにより、図３に示す例の場合には測距距離範囲よりも遠い距離に被写体があると判定されることが分かる。
また、測距距離範囲の近端よりも被写体が近くにあるか否かを判定する場合には、取得したAF評価値の内、被写体距離が短いAF評価値を用いて、同様に、
E[n] = Emax、かつ、E[n-1] ー E[n-2] ＞ 0
【００２０】
を満足する場合に、測距距離範囲よりも近い距離に被写体があると判定する。
ステップＳ３において、被写体が測距距離範囲外にあると判断した場合にはステップＳ４に進み、そうでない場合にはステップＳ５に進む。
【００２１】
ステップＳ４においては、被写体が測距距離範囲よりも遠くにあるか、近くにあるかに応じて、測距距離範囲外の予め設定しておいた焦点調節位置を合焦位置として設定する。
【００２２】
一方、測距距離範囲内に被写体がある場合には、ステップＳ５において、合焦可能か否かを判定し、合焦可能な場合にはステップＳ６に進んでAF評価値が最も大きい被写体距離を合焦位置として決定し、被写体が暗い場合等、合焦不可能な場合には、ステップＳ７に進んで測距距離範囲内の所定焦点調節位置を合焦位置として設定する。
【００２３】
ステップＳ８において、ステップＳ４、Ｓ６、またはＳ７のいずれかで設定した合焦位置にフォーカスレンズ２を駆動する。
【００２４】
なお、本実施の形態で使用する測距距離範囲は、例えば、予め決められた固定の測距距離範囲を記憶しておいたり、デジタルカメラがレンズ交換式である場合には、取り付け可能なレンズに応じて（具体的には、焦点距離や、製品の種類に応じて）予め測距距離範囲を記憶しておき、取り付けられたレンズに応じて記憶してある測距距離範囲の１つを選択したり、撮影モード（風景撮影モード、人物撮影モード、接写モード等）に応じて予め測距距離範囲を記憶しておき、設定された撮影モードに応じて記憶してある測距距離範囲の１つを選択したり、ユーザーが任意に設定するなど、様々な方法が考えられる。
【００２５】
特に、無限点から被写界深度分近い距離を測距距離範囲の遠端とし（図３のＤ１）、無限点とＤ１の中間点（つまり、過焦点距離）を、被写体が測距距離範囲よりも遠くにある場合の測距距離範囲外の合焦位置として設定しておけば、図３に示す例のように被写体が測距距離範囲よりも遠くにあると判断された場合、被写体距離Ｄ１〜無限遠の範囲に存在する被写体が被写界深度内に存在することになるため、どの距離にあっても被写体にほぼ合焦することが可能となる。したがって、測距距離範囲外に被写体があると判定された場合でも合焦可能となる。このように、測距距離範囲と上記測距距離範囲外の合焦位置をうまく調整することにより、測距距離範囲がＤ１〜Ｄ２と限定されているにも関わらず、実際にピントの合う範囲を無限遠〜Ｄ２とすることが可能となる。
【００２６】
上記の通り本実施の形態によれば、測距距離範囲外に被写体があると判定された場合には測距距離範囲外にフォーカス位置を制御し、測距距離範囲内に被写体があると判定された場合には測距結果の位置にフォーカス制御を行うことが可能となり、測距距離範囲外の被写体に対しても合焦状態を得やすくすることができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、本発明の焦点調節装置をデジタルカメラに搭載した場合について説明したが、デジタルカメラに限るものではなく、撮像した画像の合焦状態を演算可能であれば、焦点調節を行う撮像装置全般に本発明の焦点調節装置または方法を適用可能であることは言うまでもない。
【００２８】
＜他の実施形態＞
本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯなどが考えられる。また、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）やＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）などのコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。
【００２９】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００３０】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した図２に示すフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの概略構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における無限遠に被写体がある場合のAF評価値の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  光学系
２  フォーカスレンズ
３  撮像素子
４  前置処理回路
５  A/D変換器
６  メモリコントローラ
７  メモリ
８  記録媒体
９  SW1
１０  SW2
１１  制御部
１２  フォーカスレンズ駆動回路
１３  測距範囲設定部
１４  AF評価値演算回路
１５  合焦位置決定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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